实用信号源设计报告-

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1、[键入文字]Xxx实用信号源的设计和制作（综合课程设计报告）班级：姓名：学号：指导老师：2011年9月1日14[键入文字]Xxx目录一.实验任务3二.技术指标3三.方案设计与论证3【总体方案设计】3【可行性分析】41.信号发生芯片选取42.频率调节与方波占空比调节43.测频与数码管显示6四.理论分析与计算61）ICL8038外围电路电阻电容选取62）LM318运算放大部分83）NE555时基电路84）CD4026时序分析9五.测试方法、数据及现象11六.问题分析及解决11七.实验总结12八.电路设计图1414[键入文字

2、]Xxx一.实验任务在给定±15V电源电压条件下，设计并制作一个信号源。（不采用单片机控制；不选用ICM7216芯片）二.技术指标【要求】1）正弦波信号源（20Hz～10KHz）a.信号频率：20Hz～10KHz连续可调；b.频率稳定度：优于10-4；c.非线性失真系数：≦3%。2）脉冲波信号源（20Hz～10KHz）a.信号频率：20Hz～10KHz连续可调；b.上升和下降时间：≦1us；c.平顶斜降：≦5%；d.脉冲占空比：2%到98%连续可调。3）上述两个信号源公共要求a.在负载为600欧时，输出幅度为100mV

3、～3V连续可调；b.完成5位频率的数字显示；c.在信号频率20HZ~10KHZ连续可调时，占空比不变，波形对称不失真。4）降低正弦波非线性失真系数三.方案设计与论证【总体方案设计】实用信号源电路运放电路时钟触发电路频率显示电路实用信号源框图如右，实用信号源电路采用ICL8038芯片产生正弦波和脉冲波，并实现占空比可调、频率可调、信号频率预置；运放电路采用LM318芯片，实现波形幅度可调；时钟触发电路采用NE555和CD400114[键入文字]Xxx芯片，以接收信号，并为频率显示电路中的计数器提供时钟信号；频率显示电路包

4、括CD4026计数器芯片和数码管，用以对信号频率计数并显示。【可行性分析】1.信号发生芯片选取ICL8038为精密函数信号发生芯片，带宽调节可达0.001Hz到300kHz，正弦波输出失真低于1%，三角波线性失真低于0.1%，方波输出TTL电平到28V，上升时间180ns，下降时间40ns，足以满足本次实验的任务和技术指标。2.频率调节与方波占空比调节1）仅使用ICL8038芯片，并通过简单的外围电路同时实现频率调节与方波占空比调节两个功能。典型电路有下面两类：图一频率与占空比调节如图一电路，Ra和Rb两电阻的阻值，由

5、下面两公式可确定输出波形的上升时间t1和下降时间t2，从而决定周期T=t1+t2，占空比为t1:(t1+t2)。但此电路或其修改的派生电路存在占空比调节时频率受影响，且频率调节范围不足，需要切换电阻和电容，不能满足频率连续调节的要求，所以不可取。14[键入文字]Xxx公式：2）图二可变音频振荡器，20Hz到20kHz如图二电路，为扫频电路改进的音频振荡器，1N457引入的压降可以增大频率调节范围，但实际实验中为了减少器件未加入1N457亦可达到要求。该电路可以产生稳定的频率控制，但如果想同时实现占空比的调节，需要在5脚

6、和4脚上使用较大的可变电阻，而固定电阻的值作为限流保护可适可而止就好。从理论上看本方案除了调节占空比的时候频率会受到一定的扰动，而且正弦波也会在调节方波占空比时发生失真这两点，其他方面都没有问题。从电路的简洁上看，是可行的。但通过实验测试，由于上述所提到的在占空比调节过程中5脚和4脚分配电流发生变化，使输出频率受到影响，最终在某些频段占空比并不能实现理想调节，满足不了2%到98%连续可调的要求，所以将模块功能分开设计：ICL8038负责占空比为50%的波形产生，力求使失真达到最小；而将方波占空比的调节交给比较器LM31

7、8完成，如图三，电源用5V电压足矣，其余的电阻阻值在实验过程中可修改使其达到理想的放大效果。14[键入文字]Xxx图三LM318产生占空比可调的方波3.测频与数码管显示由于数码管显示精度为1Hz，所以测频时采用等精度算法，在1s钟内计数，计数值就是信号的频率值。定时器选取NE555，输出通过反相器产生1s的低电平。计数器使用CD4026，输出即使7段数码管显示值。四.理论分析与计算1）ICL8038外围电路电阻电容选取电路图14[键入文字]Xxx【占空比调节】芯片使用±15V供电，扫频电压通过滑动变阻器R8可为8脚提供

8、5V～15V的控制电压，电阻R4、R5分别为2k，滑动变阻器R2为100k用于调节占空比，由下述公式：占空比=[（R5+R2左）-（R4+R2右）]/2（R5+R2左）【正弦波失真度调节】1,2脚连接R1，R12的100k欧滑动变阻器和各自10k欧电阻构成的分压网络可用于调节正弦波失真度。【频率调节】由手册公式可知大体的电容选取f